论文部分内容阅读
摘要：文章围绕锦西石化热电公司4号汽轮机机组，对CC25MW电液调节DCS系统在供电量与汽压力等问题展开了探讨。
关键词：CC25MW；DCS；供电量；汽压力
锦西石化热电公司4号汽轮机机组系高压25 MW双抽冷凝式汽轮机，采用液压调速器、全液压调节系统，在系统运行方式上采用#3机、#4机抽汽带中、低压蒸汽。在供电方面，要求机组频繁准确调节，既保证不向网上送电，也不从网上受电，此外还以机组抽汽的形式向石化分公司供应中低压蒸汽，并保持一定的蒸汽压力，目前汽轮机在带抽汽时，无论增减电负荷、还是调整热负荷，都存在互相扰动，电、热负荷无法正常调整。因此需要对调速系统进行改造，而DEH系统（数字电液调节系统）无疑是最佳选择。
1系统配置组成
热电公司3台锅炉、2台汽轮机均采用了ABB贝利控制有限公司的Symphony系统进行控制。经过多年的运行，发现Symphony系统具有安全、可靠、响应速度快，维护量低等特点，给生产带来了便利。因此这次4#汽轮机DEH控制系统也采用了ABB贝利公司的Symphony系统，实现了DCS统一，DEH的控制单元作为机组控制环路上的一个节点。它在控制环路上的代号为PCU56。系统的控制方案由Composer4.3完成，操作界面用CONDUCT NT 4.0系统完成。
DEH控制功能由两对互为冗余的控制器（BRC300）和相应的功能子模件完成。其中转速测量及保护部分在3号控制器中，基本控制部分在5号控制器中。操作员站与改造前的操作员站和为一体，工程师站用原DCS的工程师站，所以组态及参数的修改统一在原DCS工程师站和操作员站完成。
①BRC300。BRC-300桥控制器是一个具有高性能，大容量，高速度的32位微处理器的模件。它可以解决特定控制和信息处理等要求，且具有多环路模拟、顺序、和批处理等功能。它执行过程控制命令，包括数据强化，程序强化或两者兼而有之。BRC采用冗余热备。备份BRC、在原BRC处于运行状态时保持备用状态。一旦原BRC由于某种原因而离线，控制将被自动且无扰动地切换到冗余模件，以保证过程控制的正常进行。
②Symphony系统通信网络。Symphony系统通信网络为多层各自独立的标准总线和环形网络结构。其中最上层的通信结构为总线网络：Onet（Operation Network）。另一网络层主要进行现场I/O数据采集、过程控制操作、过程及系统报警等管理数据交换（CnetControlNetwork）。主要用来连接现场控制站、人系统接口、系统工程设计工具Composer以及C-net间等类型的节点。在Cnet中的另一网络结构为HCU系列结构内的（冗余）总线网络Controlway。它主要用来承担本节点内控制器间的通信的功能。在HCU结构内另一网络为子总线（I/O扩展总线），它主要承担控制器与它所配置的子模件通信，完成相应的数据采集和执行相应的控制动作。过程处理单元（PCU）与控制环路的接口模块INNPM12/INNIS21，是一组通信模件，通过该接口实现PCU与控制环路的数据交换。也采用冗余结构，增强可靠性。
2逻辑部分
DEH主要对汽轮机转速、功率及抽汽进行控制，即从汽机挂闸、冲转、暖机、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个控制过程，同时保护汽机超速。DEH控制功能分别由3号和5号两对冗余的BRC300控制器实现。
①3号控制器中包括：转速测量、超速保护、汽机并网、主汽门试验、汽机挂闸、超速试验等，并与5号控制器通过控制总线连接。
其一，远方挂闸。机组在跳闸的情况下允许远方挂闸，信号发出后汽机挂闸自动复位，若汽机没有复位，延时6 s自动复位，以防止电磁阀长期带电，同时关主汽门电磁阀带电。点开主汽门按钮后，关主汽门电磁阀失电，主汽门开启。其二，系统转速。转速三选二实际上是三取中逻辑，通常系统转速信号故障为：任意两路转速故障；一路转速故障，另外两路转速偏差大；三路转速互不相同；转速给定大于500 RPM时，系统转速与给定相差500 RPM，发生系统转速故障后，DEH自动将系统转速设定为一个最大值，这样将产生超速跳闸命令。其三，保护部分。保护部分的主要作用是提供转速三选二、油开关状态及汽机自动停机挂闸（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC及OPT电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS。其四，超速试验。超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、脱网的情况下进行，它包括OPC超速试验（103％）、电气超速试验（110％）和机械超速试验（111％～112％），这三项试验在逻辑上相互闭锁。其五，油开关状态。DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，因此该信号非常重要。只有当油开关跳闸信号消失时，DEH才认为机组真正并网了。其六，DEH跳闸。电调系统改造后，现4#机组跳闸功能是由原ETS控制AST电磁阀和DEH控制的新增AST电磁阀同时实现的，有一者带电就能停机，而DEH和ETS的跳闸信号是互送的。DEH的跳闸条件：系统转速故障或者超速（大于3300RPM），机械超速试验时3360；ETS停机指令来；阀门严密性试验结束；脱网时REXA阀出现故障。其中后三项功能是可以投入切除的。其七，严密性试验。严密性试验分调门和主汽门，当机组满足相应条件时，才可以作相应的严密性试验，并且操作时要严格按照步骤执行，否则计算机对机组状态的判断，影响机组的运行安全。
②5号控制器基本控制包括转速的调节，功率的调节及抽汽的调节。包括转速、功率、抽汽的给定生成以及变化的速率。手自动控制，CV , IV, LV的阀位给定生成，主汽压保护，CV严密试验，抽汽压力信号及功率信号的选择，自动同期的控制。
其一，自动带初负荷。发电机并网后，DEH在现有CV阀位参考值上加2％，这个开度对应于大约2％的初负荷。初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力。初负荷大小可在线修改。其二，负荷控制。负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈，此时汽机CV受负荷PID控制；开环方式需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于CV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也称为阀位方式，速率为2/s，可在线修改。刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。其三，转速控制。在并网以前为转速控制，此时转速PID工作，给定转速和三取中的实际转速运算后输出。其四，抽压力控制。抽压控制分为自动和手动，手动速率为1/S，可在线修改。自动控制通过抽压的给定和实际的偏差进行PID运算来控制调门。目标压力和给定跟踪当前压力，以保证抽压闭环投入无扰。
3设计原则
系统符合“故障-安全”设计准则，对可能的误操作采取有效的防范措施。系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。
4结语
4#机组DEH改造后的运行试验中，DEH系统全部功能均一一进行了投运和试验，所有功能均正确无误，没有出现任何问题，而且各项功能表现非常出色，品质优秀，达到了预期目标。保证了主机的安全稳定可靠运行和使用寿命。提高了4#机组的自动化水平及稳定性。
参考文献：
[1] 李亮,李瑜.汽轮机中湿蒸汽两相凝结流动研究[A].中国动 力工程学会透平专业委员会2007年学术研讨会论文集 [C],2007.
关键词：CC25MW；DCS；供电量；汽压力
锦西石化热电公司4号汽轮机机组系高压25 MW双抽冷凝式汽轮机，采用液压调速器、全液压调节系统，在系统运行方式上采用#3机、#4机抽汽带中、低压蒸汽。在供电方面，要求机组频繁准确调节，既保证不向网上送电，也不从网上受电，此外还以机组抽汽的形式向石化分公司供应中低压蒸汽，并保持一定的蒸汽压力，目前汽轮机在带抽汽时，无论增减电负荷、还是调整热负荷，都存在互相扰动，电、热负荷无法正常调整。因此需要对调速系统进行改造，而DEH系统（数字电液调节系统）无疑是最佳选择。
1系统配置组成
热电公司3台锅炉、2台汽轮机均采用了ABB贝利控制有限公司的Symphony系统进行控制。经过多年的运行，发现Symphony系统具有安全、可靠、响应速度快，维护量低等特点，给生产带来了便利。因此这次4#汽轮机DEH控制系统也采用了ABB贝利公司的Symphony系统，实现了DCS统一，DEH的控制单元作为机组控制环路上的一个节点。它在控制环路上的代号为PCU56。系统的控制方案由Composer4.3完成，操作界面用CONDUCT NT 4.0系统完成。
DEH控制功能由两对互为冗余的控制器（BRC300）和相应的功能子模件完成。其中转速测量及保护部分在3号控制器中，基本控制部分在5号控制器中。操作员站与改造前的操作员站和为一体，工程师站用原DCS的工程师站，所以组态及参数的修改统一在原DCS工程师站和操作员站完成。
①BRC300。BRC-300桥控制器是一个具有高性能，大容量，高速度的32位微处理器的模件。它可以解决特定控制和信息处理等要求，且具有多环路模拟、顺序、和批处理等功能。它执行过程控制命令，包括数据强化，程序强化或两者兼而有之。BRC采用冗余热备。备份BRC、在原BRC处于运行状态时保持备用状态。一旦原BRC由于某种原因而离线，控制将被自动且无扰动地切换到冗余模件，以保证过程控制的正常进行。
②Symphony系统通信网络。Symphony系统通信网络为多层各自独立的标准总线和环形网络结构。其中最上层的通信结构为总线网络：Onet（Operation Network）。另一网络层主要进行现场I/O数据采集、过程控制操作、过程及系统报警等管理数据交换（CnetControlNetwork）。主要用来连接现场控制站、人系统接口、系统工程设计工具Composer以及C-net间等类型的节点。在Cnet中的另一网络结构为HCU系列结构内的（冗余）总线网络Controlway。它主要用来承担本节点内控制器间的通信的功能。在HCU结构内另一网络为子总线（I/O扩展总线），它主要承担控制器与它所配置的子模件通信，完成相应的数据采集和执行相应的控制动作。过程处理单元（PCU）与控制环路的接口模块INNPM12/INNIS21，是一组通信模件，通过该接口实现PCU与控制环路的数据交换。也采用冗余结构，增强可靠性。
2逻辑部分
DEH主要对汽轮机转速、功率及抽汽进行控制，即从汽机挂闸、冲转、暖机、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个控制过程，同时保护汽机超速。DEH控制功能分别由3号和5号两对冗余的BRC300控制器实现。
①3号控制器中包括：转速测量、超速保护、汽机并网、主汽门试验、汽机挂闸、超速试验等，并与5号控制器通过控制总线连接。
其一，远方挂闸。机组在跳闸的情况下允许远方挂闸，信号发出后汽机挂闸自动复位，若汽机没有复位，延时6 s自动复位，以防止电磁阀长期带电，同时关主汽门电磁阀带电。点开主汽门按钮后，关主汽门电磁阀失电，主汽门开启。其二，系统转速。转速三选二实际上是三取中逻辑，通常系统转速信号故障为：任意两路转速故障；一路转速故障，另外两路转速偏差大；三路转速互不相同；转速给定大于500 RPM时，系统转速与给定相差500 RPM，发生系统转速故障后，DEH自动将系统转速设定为一个最大值，这样将产生超速跳闸命令。其三，保护部分。保护部分的主要作用是提供转速三选二、油开关状态及汽机自动停机挂闸（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC及OPT电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS。其四，超速试验。超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、脱网的情况下进行，它包括OPC超速试验（103％）、电气超速试验（110％）和机械超速试验（111％～112％），这三项试验在逻辑上相互闭锁。其五，油开关状态。DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，因此该信号非常重要。只有当油开关跳闸信号消失时，DEH才认为机组真正并网了。其六，DEH跳闸。电调系统改造后，现4#机组跳闸功能是由原ETS控制AST电磁阀和DEH控制的新增AST电磁阀同时实现的，有一者带电就能停机，而DEH和ETS的跳闸信号是互送的。DEH的跳闸条件：系统转速故障或者超速（大于3300RPM），机械超速试验时3360；ETS停机指令来；阀门严密性试验结束；脱网时REXA阀出现故障。其中后三项功能是可以投入切除的。其七，严密性试验。严密性试验分调门和主汽门，当机组满足相应条件时，才可以作相应的严密性试验，并且操作时要严格按照步骤执行，否则计算机对机组状态的判断，影响机组的运行安全。
②5号控制器基本控制包括转速的调节，功率的调节及抽汽的调节。包括转速、功率、抽汽的给定生成以及变化的速率。手自动控制，CV , IV, LV的阀位给定生成，主汽压保护，CV严密试验，抽汽压力信号及功率信号的选择，自动同期的控制。
其一，自动带初负荷。发电机并网后，DEH在现有CV阀位参考值上加2％，这个开度对应于大约2％的初负荷。初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力。初负荷大小可在线修改。其二，负荷控制。负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈，此时汽机CV受负荷PID控制；开环方式需要运行人员随时注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于CV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。开环负荷控制也称为阀位方式，速率为2/s，可在线修改。刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。其三，转速控制。在并网以前为转速控制，此时转速PID工作，给定转速和三取中的实际转速运算后输出。其四，抽压力控制。抽压控制分为自动和手动，手动速率为1/S，可在线修改。自动控制通过抽压的给定和实际的偏差进行PID运算来控制调门。目标压力和给定跟踪当前压力，以保证抽压闭环投入无扰。
3设计原则
系统符合“故障-安全”设计准则，对可能的误操作采取有效的防范措施。系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。
4结语
4#机组DEH改造后的运行试验中，DEH系统全部功能均一一进行了投运和试验，所有功能均正确无误，没有出现任何问题，而且各项功能表现非常出色，品质优秀，达到了预期目标。保证了主机的安全稳定可靠运行和使用寿命。提高了4#机组的自动化水平及稳定性。
参考文献：
[1] 李亮,李瑜.汽轮机中湿蒸汽两相凝结流动研究[A].中国动 力工程学会透平专业委员会2007年学术研讨会论文集 [C],2007.